FR2797538A1 - SIGNAL FOLDING CIRCUIT, AND ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER SERIES INTERPOLATION CELL USING SUCH A CIRCUIT - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un circuit de repliement de signal, utilisable notamment pour réaliser une cellule d'interpolation série d'un convertisseur analogique-numérique à interpolation.Le circuit comporte deux paires de branches différentielles (Q1, Q2, Q1 b, Q2b) alimentées par une même source de courant (41) reliée à une première borne d'alimentation (42), chaque paire comportant deux transistors, les transistors (Q1, Q2b) d'une paire étant en parallèle sur les transistors de l'autre paire (Q2, Q1b). Chaque groupe de deux transistors en parallèle est relié par une résistance commune respective (R, Rb ) à une deuxième borne d'alimentation (43), les deux sorties du circuit de repliement (V11 , V11b ) étant les collecteurs réunis des deux groupes de transistors en parallèle.L'invention s'applique notamment à des convertisseurs dont l'architecture comporte une partie dite d'interpolation série et qui nécessitent une grande précision.The present invention relates to a signal folding circuit, which can be used in particular to produce a series interpolation cell of an analog-digital interpolation converter. The circuit comprises two pairs of differential branches (Q1, Q2, Q1 b, Q2b) supplied by the same current source (41) connected to a first supply terminal (42), each pair comprising two transistors, the transistors (Q1, Q2b) of one pair being in parallel on the transistors of the other pair ( Q2, Q1b). Each group of two transistors in parallel is connected by a respective common resistor (R, Rb) to a second supply terminal (43), the two outputs of the folding circuit (V11, V11b) being the combined collectors of the two groups of transistors in parallel. The invention applies in particular to converters whose architecture includes a so-called serial interpolation part and which require high precision.
Description
Circuit de repliement de signal, et cellule d'interpolation série d'unSignal aliasing circuit, and serial interpolation cell of a
convertisseur analogique-numérique utilisant un tel circuit La présente invention concerne un circuit de repliement de signal, utilisable notamment pour réaliser une cellule d'interpolation série d'un convertisseur analogique-numérique à interpolation. Elle s'applique par exemple à des convertisseurs dont l'architecture comporte une partie dite Analog to digital converter using such a circuit The present invention relates to a signal aliasing circuit, usable in particular for producing a serial interpolation cell of an analog to digital interpolation converter. It applies for example to converters whose architecture includes a so-called part
d'interpolation série et qui nécessitent une grande précision. series interpolation and which require great precision.
O10 Une demande de brevet français 92 14640 décrit un convertisseur analogique-numérique à circuit de repliement comportant une partie O10 A French patent application 92 14640 describes an analog-digital converter with folding circuit comprising a part
d'interpolation série. Un des intérêts d'un convertisseur analogique- series interpolation. One of the interests of an analog converter
numérique à repliement est qu'il permet d'économiser des comparateurs dans sa partie analogique. En particulier, la conversion du signal ne joue pas sur la comparaison de l'amplitude réelle de ce dernier avec une série de comparateurs analogiques. Les bits de conversion de poids successifs sont obtenus, par simples combinaisons analogiques, en fonction de l'appartenance de l'amplitude du signal à des intervalles définis par des tensions de référence régulièrement distribuées, ces intervalles étant de plus en plus faible au fur et à mesure que les bits de conversion s'approchent du bit de poids faible. Ainsi, un signal Vin est appliqué à l'entrée d'au moins deux circuits de repliement, dont la fonction est de fournir des signaux dits " repliés " Vrl, Vrlb, Vr2, Vr2b, ayant une amplitude qui varie avec l'amplitude du signal d'entrée Vin selon une fonction périodique, de forme sensiblement sinusoïdale. Les fonctions Vrl et Vrl b sont en opposition de phase, de même les fonctions Vr2 et Vr2b sont en opposition de phase. Les folding digital is that it saves comparators in its analog part. In particular, the conversion of the signal does not affect the comparison of the actual amplitude of the latter with a series of analog comparators. The successive weight conversion bits are obtained, by simple analog combinations, as a function of the belonging of the amplitude of the signal at intervals defined by regularly distributed reference voltages, these intervals being progressively smaller as as the conversion bits approach the least significant bit. Thus, a signal Vin is applied to the input of at least two aliasing circuits, the function of which is to supply so-called "folded" signals Vrl, Vrlb, Vr2, Vr2b, having an amplitude which varies with the amplitude of the input signal Vin according to a periodic function, of substantially sinusoidal shape. The functions Vrl and Vrl b are in phase opposition, likewise the functions Vr2 and Vr2b are in phase opposition. The
fonctions Vrl et Vr2 sont quant à elles en quadrature. Les différences (Vrl- Vrl and Vr2 functions are quadrature. The differences (Vrl-
Vrl1b), (Vr2-Vr2b) s'annulent périodiquement pour des valeurs de tension d'entrée qui sont les tensions de référence précitées. A partir de ces différences, une cellule d'interpolation établit des signaux de même allure générale que les différences de signaux repliés, mais qui s'annulent pour des Vrl1b), (Vr2-Vr2b) cancel each other periodically for input voltage values which are the aforementioned reference voltages. From these differences, an interpolation cell establishes signals with the same general appearance as the differences in folded signals, but which cancel each other out for
valeurs de tension d'entrée intermédiaires entre les valeurs de référence. input voltage values intermediate between the reference values.
Ainsi, si une cellule d'interpolation comporte en entrée 2n+1 tensions de références telles que précédemment définies, elle présente 2n+1+1 tensions dites interpolées. Une cellule permet donc de créer un bit d'information supplémentaire. A partir d'un circuit de repliement initial, les cellules d'interpolation mises en cascade permettent donc d'obtenir les différents bits successifs de conversion d'une grandeur analogique, en partant du bit de poids fort. Les cellules d'interpolation sont classiquement des cellules dites " multiplieur de Gilbert ", notamment décrite dans la demande de brevet français précitée, mais aussi dans la demande internationale WO 92/08288. Thus, if an interpolation cell has 2n + 1 reference voltages at the input as defined above, it has 2n + 1 + 1 so-called interpolated voltages. A cell therefore makes it possible to create an additional bit of information. From an initial folding circuit, the cascaded interpolation cells therefore make it possible to obtain the different successive bits of conversion of an analog quantity, starting from the most significant bit. The interpolation cells are conventionally cells called "Gilbert multiplier", in particular described in the aforementioned French patent application, but also in the international application WO 92/08288.
La brève description qui précède d'un convertisseur analogique- The above brief description of an analog converter
numérique à circuit de repliement montre l'importance de la précision des tensions de référence. Or, ces dernières sont obtenues dans les circuits d'interpolation comportant des circuits de repliement de signal, notamment les cellules de Gilbert, dont le principe de fonctionnement est basé sur des aiguillages de courant dans des paires de branches différentielles Digital folding circuit shows the importance of the precision of the reference voltages. However, the latter are obtained in the interpolation circuits comprising signal aliasing circuits, in particular Gilbert cells, the operating principle of which is based on current switches in pairs of differential branches.
comportant des transistors bipolaires ou de type MOS, câblées en cascade. comprising bipolar or MOS type transistors, wired in cascade.
De cette architecture, il s'ensuit que les tensions de référence dépendent From this architecture, it follows that the reference voltages depend
notamment des tensions base-émetteur Vbe de transistors en cascade. in particular base-emitter voltages Vbe of cascaded transistors.
Cette tension dépend elle-même du courant des transistors et d'autres paramètres extérieurs tels que par exemple la température. La précision des This voltage itself depends on the current of the transistors and other external parameters such as for example the temperature. The precision of
tensions de référence, et donc du résultat de la conversion analogique- reference voltages, and therefore the result of the analog conversion-
numérique, s'en trouve donc par conséquent affectée. Par ailleurs, pour une digital, is therefore therefore affected. Furthermore, for a
tension crête donnée la cascade de tensions Vbe limite la tension utile, c'est- peak voltage given the cascade of voltages Vbe limits the useful voltage, that is
à-dire disponible pour la conversion. ie available for conversion.
Un but de l'invention est de pallier les inconvénients précités en limitant le nombre de tensions base-émetteur Vbe en cascade dans le circuit de repliement de signal d'une cellule d'interpolation. A cet effet, I'invention a pour objet un circuit de repliement de signal, caractérisé en ce qu'il comporte deux paires de branches différentielles alimentées par une même source de courant reliée à une première borne d'alimentation, chaque paire comportant deux transistors, les transistors d'une paire étant en parallèle sur les transistors de l'autre paire, chaque groupe de deux transistors en parallèle étant relié par une résistance commune respective à une deuxième borne d'alimentation, les deux sorties du circuit de repliement étant les collecteurs An object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks by limiting the number of base-emitter voltages Vbe in cascade in the signal aliasing circuit of an interpolation cell. To this end, the invention relates to a signal folding circuit, characterized in that it comprises two pairs of differential branches supplied by the same current source connected to a first supply terminal, each pair comprising two transistors , the transistors of one pair being in parallel on the transistors of the other pair, each group of two transistors in parallel being connected by a respective common resistor to a second supply terminal, the two outputs of the folding circuit being the collectors
réunis des deux groupes de transistors en parallèle. of two groups of transistors in parallel.
L'invention a également pour objet une cellule de repliement de signal, destinée à recevoir quatre tensions variant en fonction d'un signal analogique Vin, les fonctions variant en fonction de Vin en opposition de phase deux à deux et en quadrature de phase deux à deux, cette cellule fournissant au moins deux signaux de sortie repliés, variant en opposition de phase et ayant plus de repliements que les tensions d'entrée pour une même variation de Vin, le signal en sortie combinant les références des signaux en entrée. La cellule comporte un circuit de repliement tel que défini précédemment dans lequel les bases des quatre transistors reçoivent les The invention also relates to a signal folding cell, intended to receive four voltages varying as a function of an analog signal Vin, the functions varying as a function of Vin in phase opposition two to two and in quadrature of phase two to two, this cell providing at least two folded output signals, varying in phase opposition and having more aliasing than the input voltages for the same variation of Vin, the output signal combining the references of the input signals. The cell includes a folding circuit as defined above in which the bases of the four transistors receive the
quatre tensions variant en fonction du signal analogique Vin. four voltages varying according to the analog signal Vin.
L'invention a encore pour objet une cellule d'interpolation pour un convertisseur analogique-numérique à interpolation, utilisant des cellules The invention also relates to an interpolation cell for an analog-digital converter with interpolation, using cells
telles que celle définie précédemment. like the one defined above.
L'invention a pour principaux avantage qu'elle permet une amélioration de la rapidité de conversion, qu'elle permet d'améliorer les performances en vitesse notamment de convertisseur analogique-numérique sans pour autant augmenter de façon significative les tensions d'alimentation, qu'elle permet d'améliorer simplement ces performances de The main advantage of the invention is that it allows an improvement in the speed of conversion, that it makes it possible to improve the performance in speed, in particular of analog-digital converter without significantly increasing the supply voltages, which '' it simply improves these performance
vitesse et qu'elle est simple à mettre en oeuvre. speed and that it is simple to implement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront Other characteristics and advantages of the invention will appear
à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui with the aid of the description which follows made with reference to the appended drawings which
représentent: - la figure 1, un exemple d'architecture de convertisseur analogique-numérique à cellules d'interpolation utilisant des circuits de repliement; - les figures 2a et 2b, un exemple de formes d'onde repliées, en entrée et en sortie d'une cellule d'interpolation; - la figure 3, un exemple de circuit de repliement selon l'art antérieur, dit cellule de Gilbert; - la figure 4, un exemple de réalisation possible d'un circuit de repliement selon l'invention; - la figure 5, une illustration du fonctionnement d'un circuit de repliement selon l'invention présentant en fonction d'une tension d'entrée Vin, les formes d'ondes des courant passant dans des résistances de collecteurs et les formes d'onde des tensions de sortie; - la figure 6, un exemple de réalisation possible d'une cellule d'interpolation selon l'invention - la figure 7, une illustration du fonctionnement d'un circuit de combinaison de courants effectuant un décalage des formes d'onde à l'entrée d'un circuit de repliement selon l'invention, présentant les formes d'onde de courant de collecteur et de tension dans une résistance en fonction de la tension d'entrée précitée; - la figure 8, un autre exemple de réalisation possible d'un circuit de décalage des formes d'onde en entrée d'un circuit de repliement selon l'invention; - la figure 9, une illustration du fonctionnement du circuit de la figure 8 présentant une forme d'onde décalée en fonction de deux autres formes d'onde La figure 1 présente de façon schématique un exemple represent: - Figure 1, an example of analog-digital converter architecture with interpolation cells using aliasing circuits; - Figures 2a and 2b, an example of folded waveforms, at the input and output of an interpolation cell; - Figure 3, an example of a folding circuit according to the prior art, said Gilbert cell; - Figure 4, a possible embodiment of a folding circuit according to the invention; - Figure 5, an illustration of the operation of a folding circuit according to the invention showing, as a function of an input voltage Vin, the waveforms of the currents passing through the resistors of the collectors and the waveforms output voltages; - Figure 6, a possible embodiment of an interpolation cell according to the invention - Figure 7, an illustration of the operation of a current combination circuit performing a shift of the waveforms at the input a folding circuit according to the invention, having the waveforms of collector current and of voltage in a resistor as a function of the aforementioned input voltage; - Figure 8, another possible embodiment of a circuit for shifting the waveforms at the input of a folding circuit according to the invention; - Figure 9, an illustration of the operation of the circuit of Figure 8 showing a waveform offset according to two other waveforms Figure 1 schematically shows an example
d'architecture de convertisseur analogique-numérique à circuit de repliement. architecture of analog-digital converter with folding circuit.
La tension à convertir Vin est présente à l'entrée d'un premier circuit de The voltage to be converted Vin is present at the input of a first circuit of
repliement 1. Pour des raisons de clarté de description, des circuits non folding 1. For reasons of clarity of description, circuits not
directement liés à l'objet de l'invention n'ont pas été représentés en figure 1, c'est par exemple le cas de l'échantillonneur bloqueur généralement disposé en entrée d'un convertisseur analogique-numérique. Les sorties du convertisseur sont représentées par des bits B0, B1, B2... BN ayant la valeur O ou 1, le convertisseur codant les grandeurs analogiques sur N+1 bits. Pour mémoire, la conversion numérique approche par exemple la grandeur analogique d'entrée Vin selon la relation suivante, dans le cas d'un code binaire naturel: Vin = A0 (Bo2-' + B12-2 + B22-3 +........ BN2-(N+1)) (1) o A0 représente l'amplitude maximum possible d'un signal à not directly related to the subject of the invention have not been shown in FIG. 1, this is for example the case of the blocking sampler generally placed at the input of an analog-digital converter. The outputs of the converter are represented by bits B0, B1, B2 ... BN having the value O or 1, the converter coding the analog quantities on N + 1 bits. As a reminder, the digital conversion approaches for example the analog input quantity Vin according to the following relation, in the case of a natural binary code: Vin = A0 (Bo2- '+ B12-2 + B22-3 + ... ..... BN2- (N + 1)) (1) o A0 represents the maximum possible amplitude of a signal to
convertir.convert.
Dans d'autres cas, la progression peut se faire en code GRAY. Il y In other cases, progression can be done in GRAY code. There is
a alors décodage du code GRAY en code binaire. then decodes the GRAY code into binary code.
Les bits Bo, B1, B2....BN sont issus respectivement de comparateurs CMPo, CMP1, CMP2,....CMPN. Il est à noter qu'en sortie du premier circuit de repliement 1, en tête, on peut avoir plusieurs bits d'information. Cela dépend notamment du nombre de repliements, ou encore The bits Bo, B1, B2 .... BN come respectively from comparators CMPo, CMP1, CMP2, .... CMPN. It should be noted that at the output of the first folding circuit 1, at the head, it is possible to have several bits of information. It depends in particular on the number of folds, or
du nombre de références.the number of references.
Le bit de poids fort Bo est obtenu en sortie d'un premier comparateur CMPo qui lui-même est câblé en sortie du premier circuit de repliement I précité. Ce dernier réalise, à partir de la tension analogique d'entrée Vin, quatre tensions repliées Vol, VO1b, V02, V02b fournies par ses The most significant bit Bo is obtained at the output of a first comparator CMPo which itself is wired at the output of the first folding circuit I mentioned above. The latter realizes, from the analog input voltage Vin, four voltages Vol, VO1b, V02, V02b supplied by its
quatre sorties.four outputs.
La figure 2a illustre par quatre courbes les quatre tensions repliées Vo1, Volb, V02, Vo2b précitées dans un système d'axes. Plus précisément, les courbes représentatives de la figure 2a illustrent les fonctions de transfert entre l'entrée Vin du circuit de repliement 1 et chacune de ses quatre sorties. En d'autres termes, I'axe des abscisses représentant la tension d'entrée Vin, I'axe des ordonnées représente la tension Vo présente sur chacune des quatre sorties du circuit 1 en fonction de la tension d'entrée Vin. Chacune des quatre courbes Vol, Volb, V02, Vo2b représente alors respectivement les variations des tensions repliées Vo01, VOlb, V02, Vo2b en fonction de la tension d'entrée Vin, ces courbes représentatives ayant FIG. 2a illustrates by four curves the four folded voltages Vo1, Volb, V02, Vo2b mentioned above in a system of axes. More specifically, the curves representative of FIG. 2a illustrate the transfer functions between the input Vin of the folding circuit 1 and each of its four outputs. In other words, the abscissa axis representing the input voltage Vin, the ordinate axis represents the voltage Vo present on each of the four outputs of circuit 1 as a function of the input voltage Vin. Each of the four curves Vol, Volb, V02, Vo2b then respectively represent the variations of the folded voltages Vo01, VOlb, V02, Vo2b as a function of the input voltage Vin, these representative curves having
même référence que leur tensions associées, pour des raisons de simplicité. same reference as their associated tensions, for reasons of simplicity.
Les variations des tensions repliées V01, Volb, Vo2, Vo2b sont périodiques et de forme sensiblement sinusoïdale. Une période représente la plage de conversion ou encore l'amplitude maximum admissible en entrée du convertisseur, c'est-à-dire notamment la valeur A0 de la relation (1) précédente, dans le cas o le premier circuit de repliement 1 comporte cinq références, soit deux bits d'information. Celle-ci est représentée en valeur relative sur l'axe des abscisses de la figure 2a par la valeur 2. Les courbes V01ol et Volb sont en opposition de phase, de même les courbes V02 et V02b sont en opposition de phase. Les courbes V01 et V02 sont en quadrature, V02 The variations of the folded voltages V01, Volb, Vo2, Vo2b are periodic and of substantially sinusoidal shape. A period represents the conversion range or the maximum admissible amplitude at the input of the converter, that is to say in particular the value A0 of the preceding relation (1), in the case where the first folding circuit 1 comprises five references, ie two bits of information. This is represented in relative value on the abscissa axis of FIG. 2a by the value 2. The curves V01ol and Volb are in phase opposition, likewise the curves V02 and V02b are in phase opposition. Curves V01 and V02 are quadrature, V02
étant en avance sur Vol01 et passant par le point origine 0. being ahead of Vol01 and passing through the origin point 0.
Les courbes V02, Vo2b permettent de déterminer le bit de poids fort Bo, ce dernier étant égal à 1 si la tension d'entrée Vin est supérieure ou égale à Ao/2, représenté par la valeur relative 1 sur l'axe des abscisses de la figure 2a, ou égal à O si elle est inférieure à cette valeur. A cet effet, les sorties du circuit de repliement 1 qui comportent les tensions V02, V02b sont câblées à l'entrée du premier comparateur logique CMP0 de telle sorte que la sortie de ce dernier est égale à 1 lorsque Vo2 est supérieur ou égal à Vo2b et The curves V02, Vo2b make it possible to determine the most significant bit Bo, the latter being equal to 1 if the input voltage Vin is greater than or equal to Ao / 2, represented by the relative value 1 on the abscissa axis of Figure 2a, or equal to O if it is less than this value. For this purpose, the outputs of the folding circuit 1 which include the voltages V02, V02b are wired to the input of the first logic comparator CMP0 so that the output of the latter is equal to 1 when Vo2 is greater than or equal to Vo2b and
est égal à O dans le cas contraire. is equal to O otherwise.
Les courbes Vo1, Vo0b forment un bit d'information à elles seules en code GRAY. Les quatre sorties du premier circuit de repliement 1 sont reliées aux quatre entrées d'un deuxième circuit de repliement 2. De façon connue, ce dernier réalise un repliement supplémentaire de la tension d'entrée Vin tel qu'illustré par quatre courbes représentatives V11, Vllb, V12, V12b en figure 2b, dans un même système d'axes que celui de la figure 2a. Il fournit donc en sortie quatre tensions repliées V11, Viîb, V12, V12b destinées à lo être câblées à un autre circuit de repliement 3 et, pour deux d'entre elles à indiquer la valeur du bits B1 de poids suivant. Les circuits de repliement 2, 3, 4, qui suivent le premier 1 et qui sont prévus pour être montés en cascade sont encore appelés cellules d'interpolation. Les courbes V1i, Vllb, V12, V12b qui représentent des variations des tensions de sortie de la cellule d'interpolation 2 en fonction de la tension d'entrée Vin sont périodiques, de période moitié de celle des précédentes courbes V0ol, VO0b, V02, Vo2b, et sensiblement sinusoïdales. Les courbes V11 et Vllb sont en opposition de phase, de même les courbes V12 et V12b sont en opposition de phase. Les courbes V.1 et V12 sont en quadrature, V12 étant en avance sur V1l et The Vo1, Vo0b curves alone form an information bit in GRAY code. The four outputs of the first folding circuit 1 are connected to the four inputs of a second folding circuit 2. In known manner, the latter performs an additional folding of the input voltage Vin as illustrated by four representative curves V11, Vllb, V12, V12b in Figure 2b, in the same system of axes as that of Figure 2a. It therefore supplies as output four folded voltages V11, Viîb, V12, V12b intended to be wired to another folding circuit 3 and, for two of them to indicate the value of bits B1 of next weight. The folding circuits 2, 3, 4, which follow the first 1 and which are designed to be cascaded are also called interpolation cells. The curves V1i, Vllb, V12, V12b which represent variations in the output voltages of the interpolation cell 2 as a function of the input voltage Vin are periodic, with a period half that of the previous curves V0ol, VO0b, V02, Vo2b, and substantially sinusoidal. The curves V11 and Vllb are in phase opposition, likewise the curves V12 and V12b are in phase opposition. The curves V.1 and V12 are in quadrature, V12 being ahead of V1l and
passant par le point origine 0.passing through the origin point 0.
Le bit B1, qui suit immédiatement le bit de poids fort Bo, est donc obtenu en sortie d'un deuxième comparateur CMP1. Ce dernier est câblé en sortie du deuxième circuit de repliement 2, de telle sorte que le bit B, soit égal à I lorsque V12 est supérieur ou égal à V12b et est égal à O dans le cas The bit B1, which immediately follows the most significant bit Bo, is therefore obtained at the output of a second comparator CMP1. The latter is wired at the output of the second folding circuit 2, so that the bit B, is equal to I when V12 is greater than or equal to V12b and is equal to O in the case
contraire.opposite.
De façon analogue à l'obtention de B1, les circuits d'interpolation suivant 3, 4 et les comparateurs associés CMP1,... CMPN1 permettent d'obtenir les bits suivant B2,...BN. Un circuit d'interpolation 2, 3, 4, monté en cascade, effectue un repliement supplémentaire par rapport au circuit d'interpolation précédent et permet ainsi d'obtenir un bit d'information supplémentaire, comme i'illustre le passage du bit B0 au bit Bi tel que décrit précédemment. Les intersections des courbes V1i, V11b, V12, V12b sur l'axe des abscisses représentent ce que l'on a appelé précédemment des tensions de référence. Ces intersections correspondent elles-mêmes aux intersections intermédiaires 21 des courbes Vo1, V0lb, V02, V02b, situées entre les valeurs Similarly to obtaining B1, the interpolation circuits according to 3, 4 and the associated comparators CMP1, ... CMPN1 make it possible to obtain the bits according to B2, ... BN. An interpolation circuit 2, 3, 4, connected in cascade, performs an additional folding with respect to the preceding interpolation circuit and thus makes it possible to obtain an additional information bit, as illustrated by the passage of bit B0 to bit Bi as described above. The intersections of the curves V1i, V11b, V12, V12b on the abscissa axis represent what have previously been called reference voltages. These intersections themselves correspond to the intermediate intersections 21 of the curves Vo1, V0lb, V02, V02b, located between the values
de référence de ces dernières 0, 0,5, 1, 1,5 et 2. of reference of the latter 0, 0.5, 1, 1.5 and 2.
Selon que la tension d'entrée Vin est inférieure ou supérieure à une tension de référence, la valeur du bit de poids correspondant, B1, dans I'exemple relatif à la figure 2a, est égale à 0 ou 1. La précision de ces tensions de référence est donc un paramètre très important. En particulier, il peut donc être important que ces valeurs de référence dépendent le moins possible de paramètres non maîtrisables, tel que par exemple la température. Ces valeurs de référence sont obtenues dans des circuits lo d'interpolation comportant des circuits de repliement de signal, notamment les cellules de Gilbert, dont le principe de fonctionnement est basé sur des aiguillages de courant dans des paires de branches différentielles Depending on whether the input voltage Vin is lower or higher than a reference voltage, the value of the corresponding weight bit, B1, in the example relating to FIG. 2a, is equal to 0 or 1. The precision of these voltages reference is therefore a very important parameter. In particular, it may therefore be important that these reference values depend as little as possible on parameters that cannot be controlled, such as for example the temperature. These reference values are obtained in lo interpolation circuits comprising signal aliasing circuits, in particular Gilbert cells, the operating principle of which is based on current switches in pairs of differential branches.
comportant des transistors bipolaires, câblées en cascade. comprising bipolar transistors, wired in cascade.
La figure 3 montre un circuit de repliement de tension selon l'art antérieur, à titre d'exemple une cellule de Gilbert, réalisable par ailleurs en technologie MOS. Un tel circuit permet par exemple d'obtenir les tensions V12 et V12b de la figure 2b à partir des quatre tensions Vol, V01b, V02, V02b de la figure 2a. Le circuit de la figure 3 comporte deux paires différentielles 31, 32, 33, 34 formées de transistors bipolaires NPN. Une première paire 31, 32 est reliée par l'intermédiaire d'un premier transistor suiveur 35, dont la base est commandée par la tension Vo2, à une source de courant 36, et la deuxième paire 33, 34 est reliée à cette même source par l'intermédiaire d'un deuxième transistor suiveur 37, dont la base est commandée par la tension Vo2b. La tension V01 est reliée à la base d'un transistor 31, 33 de chaque paire. De même, la tension V0ob est reliée à la base d'un transistor 32, 34 de chaque paire. Le collecteur du transistor 31 de la première paire est relié avec le collecteur d'un transistor 34 de la deuxième paire à une tension stabilisée Vcc, par l'intermédiaire d'une première résistance 38, les collecteurs des deux autres transistors étant reliés à cette même tension stabilisée Vcc par l'intermédiaire d'une deuxième résistance 39. Le point de liaison de la première résistance 38 et des collecteurs fournit par exemple la tension Vllb et le point de liaison de la deuxième résistance et des collecteurs fournit par exemple la tension V11. Le principe de fonctionnement de ce circuit peut être succinctement rappelé. Pendant la demi-période pendant laquelle la tension Vol est supérieure à la tension Vo01b, le courant I de la source 36 ne peut passer que par les transistors 31, 33 dont la base est commandée par Vo1. A l'intérieur de cette demi-période, le courant I passe d'une part dans la première résistance 38 et dans le premier transistor suiveur 35, et d'autre part dans la deuxième résistance 39 et le deuxième transistor suiveur 37 selon les valeurs relatives de V02 et V02b. La tension V11, ou Vllb, varie donc entre Vcc - RI, cas o le courant passe dans la première résistance 38, à Vcc, cas o le courant I passe dans la deuxième résistance 39, R étant la valeur commune aux deux résistances 38, 39 reliées à la tension stabilisée Vcc. Pendant le quart de période o V02 est supérieur à V02b, la tension V12b s'établit de Vcc à Vcc - RI car le courant I passe par la première résistance 38. Puis pendant le deuxième quart de période o V02b est supérieur à Vo2, la tension Vllb s'établit de Vcc - RI à Vcc, car le courant ne passe plus par la première résistance 38 mais par la deuxième 39. Le phénomène est analogue pendant la demi-période o la tension V01b est supérieure à la tension V01, si bien que la tension Vllb évolue selon une période deux fois moindre que celle qui régit la variation de V01, Vl01b, V02, Vo2b. Le repliement de tension est ainsi effectué. La tension V11 évolue de FIG. 3 shows a voltage folding circuit according to the prior art, by way of example a Gilbert cell, which can also be produced in MOS technology. Such a circuit makes it possible for example to obtain the voltages V12 and V12b in FIG. 2b from the four voltages Vol, V01b, V02, V02b in FIG. 2a. The circuit of FIG. 3 comprises two differential pairs 31, 32, 33, 34 formed by NPN bipolar transistors. A first pair 31, 32 is connected via a first follower transistor 35, the base of which is controlled by the voltage Vo2, to a current source 36, and the second pair 33, 34 is connected to this same source by means of a second follower transistor 37, the base of which is controlled by the voltage Vo2b. The voltage V01 is connected to the base of a transistor 31, 33 of each pair. Likewise, the voltage V0ob is connected to the base of a transistor 32, 34 of each pair. The collector of transistor 31 of the first pair is connected with the collector of a transistor 34 of the second pair at a stabilized voltage Vcc, via a first resistor 38, the collectors of the other two transistors being connected to this same stabilized voltage Vcc via a second resistor 39. The connection point of the first resistor 38 and the collectors provides, for example, the voltage Vllb and the connection point of the second resistor and of the collectors supplies, for example, the voltage V11. The operating principle of this circuit can be briefly recalled. During the half-period during which the voltage Vol is greater than the voltage Vo01b, the current I of the source 36 can only pass through the transistors 31, 33 whose base is controlled by Vo1. Within this half-period, the current I passes on the one hand in the first resistor 38 and in the first follower transistor 35, and on the other hand in the second resistor 39 and the second follower transistor 37 according to the values relative of V02 and V02b. The voltage V11, or Vllb, therefore varies between Vcc - RI, case where the current passes through the first resistor 38, at Vcc, case where the current I passes through the second resistor 39, R being the value common to the two resistors 38, 39 connected to the stabilized voltage Vcc. During the quarter of period o V02 is greater than V02b, the voltage V12b is established from Vcc to Vcc - RI because the current I passes through the first resistor 38. Then during the second quarter of period o V02b is greater than Vo2, the voltage Vllb is established from Vcc - RI to Vcc, because the current no longer passes through the first resistor 38 but through the second 39. The phenomenon is similar during the half-period when the voltage V01b is greater than the voltage V01, if although the voltage Vllb evolves according to a period two times less than that which governs the variation of V01, Vl01b, V02, Vo2b. The folding of the tension is thus carried out. The voltage V11 changes from
façon analogue à la tension Vllb, mais en opposition de phase. analogously to the voltage Vllb, but in phase opposition.
Une cellule d'interpolation comporte un deuxième circuit de repliement analogue à celui de la figure 3, mais o les tensions Vol01, V01b, V02, Vo2b sont reliées différemment pour obtenir les tensions en quadrature V12, V12b. Sur la figure 2b, les valeurs extrêmes Vcc et Vcc - RI ont été représentées. L'origine des axes 0, correspond alors à la tension milieu entre ces deux tensions. Les tensions de références introduites par une cellule d'interpolation dépendent de l'intersection des courbes de tensions repliées à An interpolation cell comprises a second folding circuit similar to that of FIG. 3, but o the voltages Vol01, V01b, V02, Vo2b are connected differently to obtain the voltages in quadrature V12, V12b. In Figure 2b, the extreme values Vcc and Vcc - RI have been shown. The origin of axes 0, then corresponds to the middle voltage between these two voltages. The reference voltages introduced by an interpolation cell depend on the intersection of the folded voltage curves at
son entrée, V01, V01b, V02, V02b.its input, V01, V01b, V02, V02b.
De l'architecture de la figure 3, il s'ensuit que les tensions de référence, qui dépendent notamment des différences de tensions parmi Vo01, Vo01b, V02, V02b, dépendent donc des tensions base-émetteur Vbe de transistors en cascade. La tension base-émetteur Vbe varie notamment avec la température. La précision des tensions de référence, et donc la précision From the architecture of FIG. 3, it follows that the reference voltages, which depend in particular on the voltage differences among Vo01, Vo01b, V02, V02b, therefore depend on the base-emitter voltages Vbe of cascaded transistors. The base-emitter voltage Vbe varies in particular with temperature. The precision of the reference voltages, and therefore the precision
globale du convertisseur analogique-numérique s'en trouvent alors affectées. of the analog-to-digital converter are then affected.
Par ailleurs, la double tension Vbe utilise inutilement de la tension disponible In addition, the double voltage Vbe unnecessarily uses available voltage
entre la source de courant 36 et Vcc, ce qui tend à augmenter la tension Vcc. between the current source 36 and Vcc, which tends to increase the voltage Vcc.
L'augmentation de cette dernière pour conserver alors une plage de tension significative va à l'encontre d'une tendance générale qui diminue les tensions d'alimentation. La figure 4 présente un exemple de réalisation possible d'un circuit selon l'invention, qui limite l'influence des tensions base-émetteur, permettant notamment une amélioration de la précision, mais aussi une Increasing the latter to then maintain a significant voltage range goes against a general trend which decreases the supply voltages. FIG. 4 presents a possible embodiment of a circuit according to the invention, which limits the influence of the base-emitter voltages, allowing in particular an improvement of the precision, but also a
baisse de la tension d'alimentation des convertisseurs analogique- lower supply voltage for analog converters
numérique. Ce circuit de repliement comporte deux paires de branches différentielles alimentées par une même source de courant 41 reliée à une première borne d'alimentation 42. Chaque branche comporte au moins un O transistor, les transistors d'une paire étant en parallèle sur les transistors de l'autre paire. Chaque groupe de deux transistors en parallèle est relié par une résistance commune respective R, Rb à une deuxième borne d'alimentation 43, les deux sorties V12, V12b du circuit de repliement étant les collecteurs réunis des deux groupes de transistors en parallèle. En d'autres termes, le collecteur d'un premier transistor Q1 est relié avec le collecteur d'un deuxième transistor Q2 à la deuxième borne d'alimentation par l'intermédiaire d'une première résistance R. De même, le collecteur d'un troisième transistor QI b est relié avec le collecteur d'un quatrième transistor Q2b à la deuxième borne d'alimentation par l'intermédiaire d'une deuxième résistance Rb. Les émetteurs de ces quatre transistors sont reliés à la source de courant 41. Une première sortie V12 est le point de liaison des collecteurs et de la première résistance R et la deuxième sortie V12b est le point de liaison des collecteurs et de la deuxième résistance Rb. Une première paire de branches différentielles comporte les transistors QI et Q2b, et la deuxième paire de branches différentielles comporte les transistors Q2 et Qlb. Une résistance d'émetteur RE1, RE2, RE3, RE4 est par exemple digital. This folding circuit comprises two pairs of differential branches supplied by the same current source 41 connected to a first supply terminal 42. Each branch comprises at least one O transistor, the transistors of a pair being in parallel on the transistors of the other pair. Each group of two transistors in parallel is connected by a respective common resistor R, Rb to a second supply terminal 43, the two outputs V12, V12b of the folding circuit being the combined collectors of the two groups of transistors in parallel. In other words, the collector of a first transistor Q1 is connected with the collector of a second transistor Q2 to the second supply terminal via a first resistor R. Similarly, the collector of a third transistor QI b is connected with the collector of a fourth transistor Q2b to the second supply terminal via a second resistor Rb. The emitters of these four transistors are connected to the current source 41. A first output V12 is the connection point of the collectors and of the first resistor R and the second output V12b is the connection point of the collectors and of the second resistor Rb . A first pair of differential branches comprises the transistors QI and Q2b, and the second pair of differential branches comprises the transistors Q2 and Qlb. An emitter resistor RE1, RE2, RE3, RE4 is for example
câblée entre chaque transistor Q1, Q2, Ql b, Q2b et la source de courant 41. wired between each transistor Q1, Q2, Ql b, Q2b and the current source 41.
Ces résistances permettent notamment d'obtenir des formes d'onde linéaires au voisinage de l'intersection 21, sur la figure 2a, des différentes courbes de tensions repliées Vo1, VO0b, V02, V02b, ce qui est un élément important pour la précision des tensions de référence, qui sont définies par ces intersections 21. Il est en effet important que ces courbes se croisent à des niveaux o These resistors make it possible in particular to obtain linear waveforms in the vicinity of the intersection 21, in FIG. 2a, of the various folded voltage curves Vo1, VO0b, V02, V02b, which is an important element for the precision of the reference voltages, which are defined by these intersections 21. It is indeed important that these curves intersect at levels o
elles présentent un gain suffisamment important. they have a sufficiently large gain.
Pour simplifier la représentation, les tensions V0ol, V01b, V02, V02b ont été placées directement aux entrées du circuit de repliement de la figure 4. En fait, pour assurer le bon fonctionnement du circuit, des dispositifs suiveurs sont par exemple intercalés entre les tensions V01, V0olb, V02, V02b et les entrées du circuit, notamment pour des questions d'adaptation d'impédance, et aussi pour des aspects de mode commun. Ces dispositifs sont par exemple des transistors montés de façon connue en suiveurs de tension. La chute de tension introduite par ces suiveurs est notamment To simplify the representation, the voltages V0ol, V01b, V02, V02b have been placed directly at the inputs of the folding circuit of FIG. 4. In fact, to ensure the correct operation of the circuit, follower devices are for example interposed between the voltages V01, V0olb, V02, V02b and the inputs of the circuit, in particular for questions of adaptation of impedance, and also for aspects of common mode. These devices are for example transistors mounted in a known manner as voltage trackers. The voltage drop introduced by these followers is notably
neutralisée par la symétrie du montage. neutralized by the symmetry of the assembly.
Le fonctionnement du circuit de la figure 4 peut être expliqué en se référant aux figures 2a et 2b. A partir par exemple de quatre formes d'ondes Vol, V01b, V02, V02b telles qu'illustrées par la figure 2a, ce circuit permet d'obtenir les deux formes d'onde Vil, Vllb de la figure 2b. Ces deux formes d'onde sont dites décalées, car leurs valeurs de références, qui correspondent à leurs intersections 22 sur l'axe des abscisses sont décalées par rapport aux valeurs de référence produites par les formes d'onde de la figure 2a. Les valeurs de référence des deux formes d'onde V11, V11b de la figure 2b correspondent en fait aux intersections intermédiaires 21 des formes d'onde de la figure 2a. En considérant cette figure, de la valeur de référence 0 au premier point d'intersection intermédiaire 21, lorsque V0Ob est supérieure aux autres tensions, le courant I de la source de courant 41 passe dans le transistor Q2 commandé par Volb. Puis, conformément aux valeurs relatives des tensions entre le premier point d'intersection intermédiaire 21 et la valeur de référence 1, le courant I passe successivement dans le transistor Qlb commandé par V02 jusqu'à l'intersection intermédiaire comprise entre les valeurs de référence 0,5 et 1, puis enfin par le transistor Q1 commandé The operation of the circuit of Figure 4 can be explained by referring to Figures 2a and 2b. From, for example, four waveforms Vol, V01b, V02, V02b as illustrated in FIG. 2a, this circuit makes it possible to obtain the two waveforms Vil, Vllb in FIG. 2b. These two waveforms are said to be offset, because their reference values, which correspond to their intersections 22 on the abscissa axis, are offset with respect to the reference values produced by the waveforms of FIG. 2a. The reference values of the two waveforms V11, V11b of FIG. 2b in fact correspond to the intermediate intersections 21 of the waveforms of FIG. 2a. Considering this figure, from the reference value 0 to the first intermediate point of intersection 21, when V0Ob is greater than the other voltages, the current I of the current source 41 passes through the transistor Q2 controlled by Volb. Then, in accordance with the relative values of the voltages between the first intermediate intersection point 21 and the reference value 1, the current I passes successively through the transistor Qlb controlled by V02 until the intermediate intersection comprised between the reference values 0 , 5 and 1, then finally by the transistor Q1 controlled
par Vo1, de ce point d'intersection jusqu'à la valeur 1. by Vo1, from this point of intersection to the value 1.
La figure 5a illustre alors le passage correspondant dans les résistances R et Rb, ces deux dernières ayant la même valeur ohmique. Les formes d'onde de courant des résistances R et Rb, notées respectivement IR et IRb, sont données dans deux systèmes d'axes respectifs en fonction des valeurs relatives de la tension d'entrée Vin. Ainsi, de 0 au premier point d'intersection intermédiaire 21, le courant I passe dans la résistance Rb et non dans la résistance R. Puis, jusqu'au point d'intersection intermédiaire 21 compris entre 0,5 et 1, le courant I passe dans la résistance R et non dans la résistance Rb. Enfin, de ce point intermédiaire 21 jusqu'à la valeur de référence 1, le courant I passe dans la résistance Rb et non dans la résistance R. Le fonctionnement du circuit peut de même être expliqué pendant la demi- période suivante, c'est-à-dire entre les valeurs de référence relatives 1 et 2 de la figure 2a. De la valeur relative 1 au point d'intersection intermédiaire 21 suivant, c'est toujours le transistor Q1 qui conduit le courant I, car ayant la tension de base, Vo01, la plus élevée. La résistance Rb continue donc à conduire le courant jusqu'à ce point intermédiaire, alors que la résistance R reste sans courant. Puis, jusqu'au point d'intersection compris entre les valeurs de référence 1,5 et 1, le transistor Q2b conduit le courant, ayant la tension de base, Vo2b, la plus élevée. C'est alors la résistance R qui est traversée par le courant I. Enfin, jusqu'à la valeur 2, le courant QIb, commandé par la tension VOib qui redevient la plus élevée, conduit à FIG. 5a then illustrates the corresponding passage in the resistors R and Rb, the latter two having the same ohmic value. The current waveforms of the resistors R and Rb, denoted respectively IR and IRb, are given in two respective axis systems as a function of the relative values of the input voltage Vin. Thus, from 0 to the first intermediate intersection point 21, the current I passes through the resistance Rb and not into the resistance R. Then, up to the intermediate intersection point 21 between 0.5 and 1, the current I goes into resistance R and not into resistance Rb. Finally, from this intermediate point 21 to the reference value 1, the current I passes through the resistance Rb and not through the resistance R. The operation of the circuit can likewise be explained during the following half-period, it is that is to say between the relative reference values 1 and 2 of FIG. 2a. From the relative value 1 at the next intermediate intersection point 21, it is always the transistor Q1 which conducts the current I, since having the base voltage, Vo01, the highest. Resistor Rb therefore continues to conduct current to this intermediate point, while resistor R remains without current. Then, up to the point of intersection between the reference values 1.5 and 1, the transistor Q2b conducts the current, having the base voltage, Vo2b, the highest. It is then the resistance R which is crossed by the current I. Finally, up to the value 2, the current QIb, controlled by the voltage VOib which again becomes the highest, leads to
nouveau le courant 1, qui passe alors de nouveau dans la résistance Rb. again current 1, which then again passes through resistor Rb.
Les formes d'onde au niveau des sorties sont illustrées dans un troisième système d'axes sur la figure 5. Lorsque la résistance R se met à conduire, la tension de sortie V11 passe de la tension Vcc, présente à la borne 43, à la tension Vcc - RI, alors que la tension de sortie Vlb passe de Vcc- RI à Vcc. Les formes d'onde V11 et Vllb sont alors bien en opposition de phase et se coupent à des valeurs V'refl, V'ref2, V'ref3, V'ref4 équidistantes chacune des valeurs de référence 0, 0,5, 1, 1,5 et 2 de la figure 2a qui les entourent, pourvu que ces intersections se produisent là o les courbes sont linéaires. Cela peut être obtenu en jouant notamment sur les valeurs des résistances d'émetteurs RE1, RE2, RE3, RE4. Les valeurs précitées V'refl V'ref2, V'ref3, V'ref4 constituent les nouvelles valeurs de référence créées par le circuit de repliement de la figure 4. Ce dernier a été décrit pour le repliement des tensions V01, Vo0b, V02, V02b, il fonctionne bien entendu pour le repliement de toutes formes d'ondes d'ordre supérieur, notamment dans une cascade The waveforms at the outputs are illustrated in a third system of axes in FIG. 5. When the resistor R starts to conduct, the output voltage V11 goes from the voltage Vcc, present at terminal 43, to the voltage Vcc-RI, while the output voltage Vlb goes from Vcc-RI to Vcc. The waveforms V11 and Vllb are then in phase opposition and intersect at values V'refl, V'ref2, V'ref3, V'ref4 equidistant each from the reference values 0, 0.5, 1, 1.5 and 2 of Figure 2a surrounding them, provided that these intersections occur where the curves are linear. This can be obtained by playing in particular on the values of the resistors of transmitters RE1, RE2, RE3, RE4. The aforementioned values V'refl V'ref2, V'ref3, V'ref4 constitute the new reference values created by the folding circuit of FIG. 4. The latter has been described for the folding of the voltages V01, Vo0b, V02, V02b, it works of course for the folding of all higher order waveforms, in particular in a cascade
de cellules d'interpolation dans un convertisseur analogique-numérique. of interpolation cells in an analog-digital converter.
Un circuit selon l'invention, tel qu'illustré par la figure 4, permet par repliement des formes d'onde Vo01, VO1b, V02, V02b d'obtenir ce que l'on a appelé précédemment les tensions repliées décalées V11 et Vllb. Pour réaliser une cellule d'interpolation série telle que définie relativement à la figure 1, il faut adjoindre au circuit de repliement de la figure 4, un autre circuit qui permette d'obtenir les tensions repliées V12 et V12b, que l'on peut appeler tensions repliées directes. A cet effet, on peut par exemple adjoindre au circuit de la figure 4 un autre circuit identique, muni d'un montage complémentaire qui permet d'obtenir des formes d'onde en quadrature, V12 A circuit according to the invention, as illustrated in FIG. 4, makes it possible by folding the waveforms Vo01, VO1b, V02, V02b to obtain what have previously been called the offset folded voltages V11 and Vllb. To make a series interpolation cell as defined relative to FIG. 1, it is necessary to add to the folding circuit of FIG. 4, another circuit which makes it possible to obtain the folded voltages V12 and V12b, which can be called direct folded voltages. For this purpose, one can for example add to the circuit of FIG. 4 another identical circuit, provided with a complementary assembly which makes it possible to obtain waveforms in quadrature, V12
et V12b.and V12b.
La figure 6, présente un exemple de réalisation possible d'une Figure 6 shows a possible embodiment of a
cellule d'interpolation, munie de deux circuits de repliement selon l'invention. interpolation cell, provided with two folding circuits according to the invention.
Cette cellule comporte donc un circuit 61 identique à celui de la figure 4, et reçoit sur ses entrées les tensions Vol, V0o1b, V02, V02b comme décrit relativement à cette figure. En d'autres termes, la tensions V01 attaque la base du transistor Q1, la tensions Vo1b attaque la base du transistor Q2, la tensions V02 attaque la base du transistor Ql b et la tensions V02b attaque la base du transistor Q2b. Les cellules comportent un deuxième circuit 62 tel que celui de la figure 4, comportant les mêmes éléments que le précédent 61, ces derniers, dont les caractéristiquesfonctionnelles peuvent néanmoins être différentes, comportent les mêmes références mais ces dernières sont This cell therefore has a circuit 61 identical to that of FIG. 4, and receives on its inputs the voltages Vol, V0o1b, V02, V02b as described relative to this figure. In other words, the voltages V01 attack the base of the transistor Q1, the voltages Vo1b attack the base of the transistor Q2, the voltages V02 attack the base of the transistor Ql b and the voltages V02b attack the base of the transistor Q2b. The cells have a second circuit 62 such as that of FIG. 4, comprising the same elements as the preceding 61, the latter, the functional characteristics of which may nevertheless be different, have the same references but the latter are
distinguées par le signe " ' ".distinguished by the sign "'".
Contrairement au circuit 61 qui fournit les tensions repliées décalées V11 et V1lb, le circuit 62 qui fournit sur ses deux sorties les tensions repliées directes V12 et V12b, ne reçoit pas directement les tensions Vo1, VOb, V02, Vo2b. Ainsi, le circuit de repliement 62 reçoit sur ses quatre entrées, les deux sorties d'un premier circuit 63 de combinaison de courants et les deux sorties d'un deuxième circuit 64 de combinaison de courants. Chaque circuit de combinaison de courant comporte par exemple deux paires différentielles alimentées chacune par une source de courant respective 631, 632, 631', Unlike circuit 61 which supplies offset folded voltages V11 and V1lb, circuit 62 which supplies direct folded voltages V12 and V12b on its two outputs does not directly receive voltages Vo1, VOb, V02, Vo2b. Thus, the folding circuit 62 receives on its four inputs, the two outputs of a first circuit 63 of combination of currents and the two outputs of a second circuit 64 of combination of currents. Each current combination circuit comprises for example two differential pairs each supplied by a respective current source 631, 632, 631 ′,
632' et ayant des résistances de collecteur Rc, Rcb, R'c, R'cb communes. 632 'and having common collector resistances Rc, Rcb, R'c, R'cb.
Toujours pour chaque circuit de combinaison de courants 63, 64, une paire reçoit comme entrées les tensions Vo1 et V01b, et l'autre paire reçoit comme entrées les tensions V02 et V02b. Les deux sorties d'un circuit de combinaison Still for each current combination circuit 63, 64, one pair receives the voltages Vo1 and V01b as inputs, and the other pair receives the voltages V02 and V02b as inputs. The two outputs of a combination circuit
de courants sont prises sur les résistances de collecteurs Rc, Rcb, R'c, R'cb. currents are taken from the resistors of collectors Rc, Rcb, R'c, R'cb.
Plus précisément, un circuit 63 de combinaison de courants comporte un premier transistor QA, un deuxième transistor QB, un troisième transistor QC et un quatrième transistor QD, les deux premiers transistors QA, QB formant la première paire différentielle et les deux autres QC, QD formant la deuxième paire différentielle. Les collecteurs du premier transistor QA et du troisième transistor QC sont reliés à la première résistance Rc, alors que les collecteurs des deuxième et quatrième transistors QB, QD sont reliés à la deuxième résistance Rcb. Les émetteurs des deux premiers transistors QA, QB sont reliés à une première source de courant 631 et les émetteurs des deux autres transistors sont reliés à la deuxième source de courant 632. De préférence, pour permettre notamment l'obtention de signaux bien linéaires, les émetteurs sont reliés à ces sources de courant 631, 632 par des résistances REA, REB, REC, RED. Ces sources de courant fournissent par exemple le même courant. Le point de connexion des collecteurs des deux premier et troisième transistors QA, QC et de la O résistance Rc forme une première sortie du circuit 63, qui est par exemple connectée à la base du transistor Q'1 du circuit de repliement 62. De même, le point de connexion des collecteurs des deux autres transistors QB, QD et de la résistance Rcb forme une deuxième sortie du circuit 63, qui est par More specifically, a current combination circuit 63 comprises a first transistor QA, a second transistor QB, a third transistor QC and a fourth transistor QD, the first two transistors QA, QB forming the first differential pair and the other two QC, QD forming the second differential pair. The collectors of the first transistor QA and the third transistor QC are connected to the first resistor Rc, while the collectors of the second and fourth transistors QB, QD are connected to the second resistor Rcb. The emitters of the first two transistors QA, QB are connected to a first current source 631 and the emitters of the other two transistors are connected to the second current source 632. Preferably, to allow in particular to obtain very linear signals, the transmitters are connected to these current sources 631, 632 by resistors REA, REB, REC, RED. These current sources provide for example the same current. The connection point of the collectors of the two first and third transistors QA, QC and of the resistance O Rc forms a first output of the circuit 63, which is for example connected to the base of the transistor Q'1 of the folding circuit 62. Similarly , the connection point of the collectors of the two other transistors QB, QD and of the resistor Rcb forms a second output of the circuit 63, which is by
exemple connectée à la base du transistor Q'2 du circuit de repliement 62. example connected to the base of transistor Q'2 of the folding circuit 62.
Les résistances de collecteur Rc, Rcb sont par ailleurs reliées au potentiel Vcc, c'est-à-dire à la deuxième borne 43 précitée. Pour empêcher la saturation des transistors QA, QB, QC, QD, ces résistances Rc, Rcb sont par exemple reliées à cette deuxième borne 43 par l'intermédiaire d'une diode Dl. Les tensions V0o1, V0lb, V02, V02b attaquent par exemple respectivement les bases des transistors QA, QB, QC, QD. Le deuxième circuit 64 de combinaison de courants comporte les mêmes composants que le premier 63, ces éléments étant distingués par le signe " ' " sur la figure 6. En particulier, les tensions Vo1, V0olb, V02, V02b attaquent par exemple respectivement les bases des transistors Q'A, Q'B, Q'C, Q'D. Enfin, le point de connexion des collecteurs des deux premier et troisième transistors Q'A, Q'C et de la résistance R'c forme une première sortie du circuit 64, qui est par exemple connectée à la base du transistor Q'2b du circuit de repliement 62. De même, le point de connexion des collecteurs des deux autres transistors Q'B, Q'D et de la résistance R'cb forme une deuxième sortie du circuit 64, qui est par exemple connectée à la base du transistor Q'lb du circuit de repliement 62. Pour des raisons d'adaptation d'impédance notamment, les tensions V0o1, V01b, V02, Vo2b ne sont pas appliquées directement sur les bases des transistors de la cellule d'interpolation, mais The collector resistors Rc, Rcb are also connected to the potential Vcc, that is to say to the aforementioned second terminal 43. To prevent saturation of the transistors QA, QB, QC, QD, these resistors Rc, Rcb are for example connected to this second terminal 43 via a diode Dl. The voltages V0o1, V0lb, V02, V02b respectively attack the bases of the transistors QA, QB, QC, QD respectively. The second circuit 64 for combining currents has the same components as the first 63, these elements being distinguished by the sign "'" in FIG. 6. In particular, the voltages Vo1, V0olb, V02, V02b respectively attack the bases transistors Q'A, Q'B, Q'C, Q'D. Finally, the connection point of the collectors of the two first and third transistors Q'A, Q'C and of the resistor R'c forms a first output of the circuit 64, which is for example connected to the base of the transistor Q'2b of the folding circuit 62. Similarly, the connection point of the collectors of the other two transistors Q'B, Q'D and of the resistor R'cb forms a second output of circuit 64, which is for example connected to the base of the transistor Q'lb of the folding circuit 62. For reasons of impedance adaptation in particular, the voltages V0o1, V01b, V02, Vo2b are not applied directly to the bases of the transistors of the interpolation cell, but
par exemple par l'intermédiaire de transistors montés en suiveurs de tension. for example by means of transistors mounted as voltage trackers.
Par ailleurs, des diodes, non représentées et ayant une fonction de décalage, permettent de faire en sorte que les références de potentiel sur le premier circuit de repliement 61 soient les mêmes que sur le deuxième circuit de repliement 62, notamment pour compenser les tensions base-émetteur Furthermore, diodes, not shown and having an offset function, make it possible for the potential references on the first folding circuit 61 to be the same as on the second folding circuit 62, in particular to compensate for the base voltages. -transmitter
Vbe des transistors des circuits 63, 64 de combinaison de courants. Vbe of the transistors of circuits 63, 64 of combination of currents.
En ce qui concerne le fonctionnement des circuits 63, 64 de combinaison de courants, il est à noter que les résistances de collecteurs Rc, Rcb transforment les variations de courants produites par le circuit en tensions applicables à l'entrée des bases des transistors. Un rôle des circuits de combinaison de courants 63, 64 est notamment de créer un décalage des formes d'onde Vo1, Volb, V02, V02b avant que celles-ci attaquent les entrées du circuit de repliement 62. Ce décalage correspond en fait à la variation AV comprise entre une tension de référence, par exemple 0, et le point d'intersection intermédiaire 21 suivant. C'est encore le décalage entre les formes d'onde repliées directes et décalées. Le fonctionnement d'un circuit 63, 64 peut être décrit en regard des figures 2a et 2b, pour montrer par exemple que la forme d'onde Vo2 se présente décalée sur la base du transistor Q'2 du deuxième circuit de repliement 62 d'un décalage AV par As regards the operation of circuits 63, 64 for combining currents, it should be noted that the resistors of collectors Rc, Rcb transform the variations of currents produced by the circuit into voltages applicable to the input of the bases of the transistors. One role of the current combination circuits 63, 64 is in particular to create an offset of the waveforms Vo1, Volb, V02, V02b before they attack the inputs of the folding circuit 62. This offset in fact corresponds to the AV variation between a reference voltage, for example 0, and the next intermediate point of intersection 21. It is also the offset between the direct and offset folded waveforms. The operation of a circuit 63, 64 can be described with reference to FIGS. 2a and 2b, to show for example that the waveform Vo2 is offset on the base of the transistor Q'2 of the second folding circuit 62 d ' an AV offset by
rapport à son entrée sur la base du transistor Q2. compared to its input on the base of transistor Q2.
La figure 7 illustre par deux systèmes d'axes le courant IRc dans la résistance Rc et la tension VQ'2 présente sur la base du transistor Q'2. En trait discontinu, la forme d'onde V02 est rappelée. Les courant Il et 12 des sources 631, 632 sont identiques et par exemple égaux à I. Lorsque Vin est compris entre O et 0,5 le courant Il passe dans le transistor QC car la tension V02 qui commande ce dernier est supérieure à la tension V02b qui commande le transistor QD, et le courant 12 passe dans le transistor QB car la tension VOlb qui commande ce dernier est supérieure à la tension Vol qui commande le transistor QA. Le courant IRc qui passe dans la résistance Rc est donc égal à I. Lorsque Vin est compris entre 0, 5 et 1 le courant Il passe toujours dans le transistor QC car la tension V02 qui commande ce dernier reste supérieure à la tension Vo2b qui commande le transistor QD, mais le courant 12 passe alors dans le transistor QA car la tension V01 qui commande ce dernier redevient supérieure à la tension VOlb qui commande le transistor QB. Le courant IRc qui passe dans la résistance Rc est donc égal à 21. En comparant les tensions Vol, VO0b, V02, V02b entre elles, on montre aisément, que lorsque Vin est comprise entre 1 et 1,5 le courant IRc qui passe dans la résistance Rc est égal à 1, et que lorsque Vin est comprise entre 1,5 et 2 le courant IR, qui passe dans la résistance Rc est égal à 0. L'onde de courant IRc qui traverse la résistance de collecteur Rc est périodique et décalée de AV, en avance, par rapport à la forme d'onde V02. La forme d'onde V'02 générée sur la base du transistor Q'2 du deuxième circuit de repliement 62 est donc décalée, en avance de AV, par rapport à la forme d'onde V02 présente à l'entrée du transistor Q2 du premier circuit de repliement 61. Ce qui vient d'être décrit pour cette forme d'onde V02 s'applique aussi aux autres formes d'onde Vo1, Volb, V02b. Les ondes repliées V12 et V12b obtenues en sortie du deuxième circuit de repliement 62 seront donc décalée, en avance de AV, par rapport aux formes d'onde V11 et Vllb obtenues en sortie du circuit de repliement 61. La cellule d'interpolation de la figure 6 permet donc FIG. 7 illustrates by two systems of axes the current IRc in the resistance Rc and the voltage VQ'2 present on the base of the transistor Q'2. In broken lines, the waveform V02 is recalled. The currents Il and 12 of the sources 631, 632 are identical and for example equal to I. When Vin is between O and 0.5 the current Il passes through the transistor QC because the voltage V02 which controls the latter is greater than the voltage V02b which controls the transistor QD, and the current 12 passes through the transistor QB because the voltage VOlb which controls the latter is greater than the voltage Vol which controls the transistor QA. The current IRc which passes through the resistor Rc is therefore equal to I. When Vin is between 0, 5 and 1 the current It always passes through the transistor QC because the voltage V02 which controls the latter remains higher than the voltage Vo2b which controls the transistor QD, but the current 12 then passes through the transistor QA because the voltage V01 which controls the latter again becomes greater than the voltage VOlb which controls the transistor QB. The current IRc which passes through the resistance Rc is therefore equal to 21. By comparing the voltages Vol, VO0b, V02, V02b with one another, it is easy to show that when Vin is between 1 and 1.5 the current IRc which passes through the resistance Rc is equal to 1, and that when Vin is between 1.5 and 2 the current IR, which passes through the resistance Rc is equal to 0. The current wave IRc which crosses the collector resistance Rc is periodic and offset by AV, in advance, with respect to the waveform V02. The waveform V'02 generated on the basis of the transistor Q'2 of the second folding circuit 62 is therefore offset, in advance of AV, relative to the waveform V02 present at the input of the transistor Q2 of the first folding circuit 61. What has just been described for this waveform V02 also applies to the other waveforms Vo1, Volb, V02b. The folded waves V12 and V12b obtained at the output of the second folding circuit 62 will therefore be offset, in advance of AV, relative to the waveforms V11 and Vllb obtained at the output of the folding circuit 61. The interpolation cell of the Figure 6 therefore allows
d'obtenir les quatre tensions repliées V11, Vlîb, V12, V12b. La description du to obtain the four folded voltages V11, Vlîb, V12, V12b. The description of
fonctionnement de cette cellule a été faite pour l'obtention des tensions V11, V1lb, V12, V12b à partir des tensions Vo1, Vo01b, V02, Vo2b. Le fonctionnement est bien sûr le même quel que soit l'ordre des formes d'onde repliées, les valeurs de référence 0, 0,5, 1 et 1,5 sur lesquelles a été basée cette operation of this cell was made to obtain the voltages V11, V1lb, V12, V12b from the voltages Vo1, Vo01b, V02, Vo2b. The operation is of course the same regardless of the order of the folded waveforms, the reference values 0, 0.5, 1 and 1.5 on which this was based.
description étant par ailleurs des valeurs relatives de la tension d'entrée Vin. description is also relative values of the input voltage Vin.
Ces dernières s'appliquent donc quel que soit l'ordre des tensions repliées. The latter therefore apply regardless of the order of the folded voltages.
En ce qui concerne la linéarité des signaux évoquée précédemment, il s'agit Regarding the linearity of the signals mentioned above, it is
des portions de signaux compris entre les sommets des formes d'ondes. portions of signals between the vertices of the waveforms.
Cette linéarité est par exemple obtenue en jouant sur les résistances This linearity is for example obtained by playing on the resistances
d'émetteurs des transistors.emitters of the transistors.
La cellule d'interpolation décrite par la figure 6 est présentée à titre d'exemple. Cette cellule comporte un circuit de repliement de signal tel qu'illustré par la figure 4 qui donne les formes d'onde repliées décalées V11 et Vllb. Elle comporte aussi une cellule de repliement de signal qui permet d'obtenir des formes d'onde directes V12 et V12b. Dans cette cellule, le circuit de repliement précédent est complété par des circuits 63, 64 de combinaison de courants qui permettent d'effectuer le décalage AV pour obtenir les formes d'onde repliées directes. Il est bien sûr possible d'utiliser d'autres circuits que ces circuits de combinaison de courants pour obtenir ce décalage. La figure 8 présente un autre mode de réalisation possible d'une cellule de repliement qui permet d'obtenir les formes d'onde directes. Pour simplifier, seul le circuit de décalage a été représenté. Ce circuit comporte par exemple quatre paires de résistances R1 et R'1, Rlb et R'lb, R2 et R'2, R2b et R'2b. La tension Vol se présente entre une première paire R1, R'1 et une deuxième paire Rl b, R'1 b. La tension Vo2 se présente entre la deuxième paire Rlb, R'lb et une troisième paire R2, R'2. La tension V0lb se présente entre la troisième paire R2, R'2 et une quatrième paire R2b, R'2b. La tension V02b se présente entre la quatrième paire R2b, R'2b et la première paire R1, R'1. Le point de connexion 81 entre les deux résistances R1, R'1 de la première paire est relié à la base du transistor Q'I. Le point de connexion 82 O entre les deux résistances RIb, R'lb de la deuxième paire est relié à la base du transistor Q'lb. Le point de connexion 83 entre les deux résistances R2, R'2 de la troisième paire est relié à la base du transistor Q'2. Le point de connexion 84 entre les deux résistances R2b, R'2b de la quatrième paire est The interpolation cell described in FIG. 6 is presented by way of example. This cell includes a signal folding circuit as illustrated in FIG. 4 which gives the offset folded waveforms V11 and Vllb. It also includes a signal aliasing cell which makes it possible to obtain direct waveforms V12 and V12b. In this cell, the previous folding circuit is completed by circuits 63, 64 of combination of currents which make it possible to carry out the AV offset to obtain the direct folded waveforms. It is of course possible to use other circuits than these current combination circuits to obtain this offset. FIG. 8 shows another possible embodiment of a folding cell which makes it possible to obtain the direct waveforms. For simplicity, only the offset circuit has been shown. This circuit includes for example four pairs of resistors R1 and R'1, Rlb and R'lb, R2 and R'2, R2b and R'2b. The voltage Vol occurs between a first pair R1, R'1 and a second pair Rl b, R'1 b. The voltage Vo2 occurs between the second pair Rlb, R'lb and a third pair R2, R'2. The voltage V0lb occurs between the third pair R2, R'2 and a fourth pair R2b, R'2b. The voltage V02b occurs between the fourth pair R2b, R'2b and the first pair R1, R'1. The connection point 81 between the two resistors R1, R'1 of the first pair is connected to the base of the transistor Q'I. The connection point 82 O between the two resistors RIb, R'lb of the second pair is connected to the base of the transistor Q'lb. The connection point 83 between the two resistors R2, R'2 of the third pair is connected to the base of the transistor Q'2. The connection point 84 between the two resistors R2b, R'2b of the fourth pair is
relié à la base du transistor Q'2b. connected to the base of transistor Q'2b.
La figure 9 illustre le fonctionnement du montage dans le cas de la tension V02. Les résistances peuvent par exemple avoir toutes la même valeur. Dans ce cas, la tension au point 83 présent sur la base du transistor Q'2 est égal à V'02 = (V02 + V01b)/2. En se référant aux formes d'onde V01, V1Ob, V02, V02b telles que présentées par la figure 2a, on obtient en ce point 83 une forme d'onde V'02 qui est décalée en avance de AV par rapport à la tension Vo2, obtenant ainsi un résultat analogue à celui du montage de la figure 6. Le montage de la figure 8 a notamment comme avantage qu'il ne FIG. 9 illustrates the operation of the assembly in the case of the voltage V02. Resistors can for example all have the same value. In this case, the voltage at point 83 present on the base of transistor Q'2 is equal to V'02 = (V02 + V01b) / 2. Referring to the waveforms V01, V1Ob, V02, V02b as presented in FIG. 2a, we obtain at this point 83 a waveform V'02 which is shifted in advance by AV with respect to the voltage Vo2 , thus obtaining a result similar to that of the assembly of FIG. 6. The assembly of FIG. 8 has in particular the advantage that it does not
comporte que des circuits passifs.involves only passive circuits.
En ce qui concerne la technologie des composants, les transistors utilisés peuvent être notamment des transistors NPN ou PNP ou des As regards the technology of the components, the transistors used can be in particular NPN or PNP transistors or
transistors NMOS ou PMOS.NMOS or PMOS transistors.
En ce qui concerne la rapidité d'une cellule de repliement de signal ou d'interpolation, elle peut être caractérisée par le temps d'établissement des tensions et les temps de propagation lorsque les signaux d'entrée sont des échelons de tension. On peut très simplement optimiser ces paramètres en dimensionnant correctement les courants, notamment dans les paires différentielles des circuits de combinaison de courant 63, 64, car ceux-ci sont avantageusement indépendants pour chaque paire. La vitesse de fonctionnement peut encore être améliorée par I'adjonction de structures en cascades, dites cascodes, dans les collecteurs des paires différentielles, de façon plus optimisée que dans l'art antérieur qui comporte déjà des transistors en cascade, et qui requiert donc des tensions d'alimentations plus importantes. Des circuits selon l'invention permettent donc d'accroître avantageusement la rapidité de fonctionnement, notamment5 de convertisseurs analogique-numérique sans pour autant accroître de façon significative la tension d'alimentation des circuits. Enfin, les structures With regard to the speed of a signal aliasing or interpolation cell, it can be characterized by the time for establishing the voltages and the propagation times when the input signals are voltage steps. These parameters can very simply be optimized by correctly dimensioning the currents, in particular in the differential pairs of the current combination circuits 63, 64, since these are advantageously independent for each pair. The operating speed can be further improved by the addition of cascade structures, called cascodes, in the collectors of the differential pairs, in a more optimized manner than in the prior art which already comprises cascade transistors, and which therefore requires higher supply voltages. Circuits according to the invention therefore make it possible advantageously to increase the speed of operation, in particular5 of analog-digital converters without however significantly increasing the supply voltage of the circuits. Finally, the structures
utilisées par l'invention sont simples. Les circuits peuvent donc aisément être mis en oeuvre et optimisés. used by the invention are simple. The circuits can therefore easily be implemented and optimized.
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